Pergi ke kandungan

Hem

Daripada Wikipedia, ensiklopedia bebas.
Pengikatan oksigen dalam kumpulan prostetik hem.

Hemialah sebuah peloporhemoglobinyang berperanan dalam berikat denganoksigendalam pengangkutan darah. Hem dihasilkan disumsum tulangsertahati.[1]Perkataan ini terbit daripada perkataanYunani Purbaαἷμαhaimayang bererti "darah".

Secara lazim, hem dikenali sebagai komponenhemoglobin,pigmenmerah dalamdarah,tetapi juga ditemui dalam protein-protein darah utama lain sepertimioglobin,sitokrom,katalase,heme peroksidasesintase nitrik oksida endotelium.[2][3]

Hem terdiri daripada beberapa jenis lazim seperti dalam jadual di bawah.Hem Bialah jenis paling lazim, dengan hem-hem utama lain termasukhem Adanhem C.Hem-hem yang wujud secara terasing lazimnya diwakili huruf besar sementara hem yang terikat dengan protein diwakili dengan huruf kecil. Sitrokom a merujuk kepada hem A dalam suatu gabungan dengan protein membran yang membentuk sebahagiansitokrom c oksidase.[4]

Hem A Hem B Hem C Hem O
Nombor PubChem 7888115 444098 444125 6323367
Formula kimia C49H56O6N4Fe C34H32O4N4Fe C34H36O4N4S2Fe C49H58O5N4Fe
Kumpulan berfungsi di C3 –CH(OH)CH2Far –CH=CH2 –CH(sistein-S-il)CH3 –CH(OH)CH2Far
Kumpulan berfungsi di C8 –CH=CH2 –CH=CH2 –CH(sistein-S-il)CH3 –CH=CH2
Kumpulan berfungsi di C18 –CH=O –CH3 –CH3 –CH3
Sintesis hem disitoplasmadanmitokondrion.

Proses enzimatik yang menghasilkan heme dengan betul dipanggil sintesisporfirin,dengan semua perantaraan ialahtetrapirolyang dikelaskan sebagai porfirin secara kimia. Proses ini sangat dipelihara merentasi alam biologi. Dalam manusia, laluan ini berfungsi hampir khususnya untuk membentuk heme. Dalambakteria,ia juga menghasilkan bahan yang lebih kompleks sepertikofaktor F430dankobalamin(vitamin B12).[5]

Laluan ini dimulakan oleh sintesisasid δ-aminolevulinik(dALA atau δALA) daripadaglisinadansuksinil-KoAdaripadakitaran asid sitrik(kitaran Krebs). Enzim pengehad kadar yang bertanggungjawab bagi tindak balas ini, ALA sintase, dikawal secara negatif oleh glukosa dan kepekatan hem. Mekanisme perencatan ALA oleh hem atau hemin adalah dengan mengurangkan kestabilan sintesis mRNA dan mengurangkan pengambilan mRNA dalam mitokondria. Mekanisme ini mempunyai kepentingan terapeutik: penyerapanhem arginatatauhematin,dan glukosa boleh menghentikan seranganporfiria selaan akutpada pesakit denganralat metabolismeproses ini, dengan mengurangkan transkripsi ALA sintase.[6]

Organ-organ yang terlibat terutamanya dalam sintesis hem ialahhati(di mana kadar sintesis sangat berubah-ubah, bergantung kepada kumpulan hem sistemik) dansumsum tulang(di mana kadar sintesis Heme secara relatifnya tetap dan bergantung kepada pengeluaran rantaian globin), walaupun setiap sel memerlukan hem untuk berfungsi dengan baik. Walau bagaimanapun, disebabkan sifat toksiknya, protein sepertihemopeksin(Hx) diperlukan untuk membantu mengekalkan simpanan fisiologi besi agar ia dapat digunakan dalam sintesis.[7]Hem dilihat sebagai molekul perantaraan dalam katabolisme hemoglobin dalam prosesmetabolisme bilirubin.Kecacatan dalam pelbagai enzim dalam sintesis heme boleh membawa kepada kumpulan gangguan yang dipanggil porfiria, termasukporfiria selaan akut,porfiria eritropoesis kongenital,porfiria kutanea tarda,koproporfiria keturunan,porfiria variegatdanprotoporfiria eritropoesis.[8]

Penguraian hem.

Degradasi bermula di dalam makrofajlimpayang mengeluarkaneritrosittua dan rosak daripada peredaran darah. Pada langkah pertama, heme ditukar kepadabiliverdinoleh enzimheme oksigenase(HO).[9]NADPHdigunakan sebagai agen penurunan, dan oksigen molekul memasuki tindak balas, membebaskankarbon monoksida(CO) serta besi sebagai ionferus(Fe2+).[10]CO bertindak sebagai penghantar sel dan berfungsi dalam pengembangan salur darah.[11]

Di samping itu, degradasi hem nampaknya merupakan tindak balas yang dipelihara secara evolusi terhadaptekanan oksidatif.Secara ringkas, apabila sel terdedah kepadaradikal bebas,terdapat induksi pantas bagi ekspresi isoenzimheme oksigenase 1(HMOX1) responsif tekanan yang mengkatabolismekan heme.[12]Punca sel perlu meningkat secara eksponen keupayaan mereka untuk merendahkan heme sebagai tindak balas kepada tekanan oksidatif masih tidak jelas, tetapi ini nampaknya ialah sebahagian daripada tindak balas sitoprotektif yang mengelakkan kesan buruk hem bebas. Apabila sejumlah besar hem bebas terkumpul, sistem detoksifikasi/degradasi hem akan terbeban, membolehkan hem memaparkan kesan buruknya.[13]

Dalam tindak balas kedua,biliverdinditukar kepadabilirubinolehbiliverdin reduktase(BVR).[14]

Bilirubin diangkut ke dalam hati melalui resapan berbantu yang terikat kepada protein (albumin serum), di mana ia berkonjugasi denganasid glukuronikagar lebih larut dalam air. Tindak balas ini dimangkinkan oleh enzim UDP-glukuronosiltransferase.[15]

Bentuk bilirubin ini dikeluarkan dari hati dalamhempedu.Perkumuhan bilirubin dari hati ke kanalikuli hempedu ialah proses yang aktif, bergantung kepada tenaga dan pengehadan kadar.Bakteria ususmenyahkonjugasibilirubin diglukuronidadan menukar bilirubin kepadaurobilinogen.Sesetengah urobilinogen diserap oleh sel-sel usus dan diangkut ke dalambuah pinggangdan dikumuhkan denganair kencing(urobilin,yang merupakan hasil pengoksidaan urobilinogen, dan bertanggungjawab bagi warna kuning air kencing). Bakinya bergerak ke saluran pencernaan dan ditukar kepadasterkobilinogen.Ini dioksidakan kepadaSterkobilinyang dikumuhkan dan bertanggungjawab bagi warna coklatnajis.[16]

  1. ^Bloomer, Joseph R. (1998). "Liver metabolism of porphyrins and haem".Journal of Gastroenterology and Hepatology.13(3): 324–329.doi:10.1111/j.1440-1746.1998.01548.x.PMID9570250.S2CID25224821.
  2. ^Paoli, M. (2002)."Structure-function relationships in heme-proteins"(PDF).DNA Cell Biol.21(4): 271–280.doi:10.1089/104454902753759690.PMID12042067.
  3. ^Alderton, W.K. (2001)."Nitric oxide synthases: structure, function and inhibition".Biochem. J.357(3): 593–615.doi:10.1042/bj3570593.PMC1221991.PMID11463332.
  4. ^Yoshikawa, S. (2012)."Structural studies on bovine heart cytochrome c oxidase".Biochim. Biophys. Acta.1817(4): 579–589.doi:10.1016/j.bbabio.2011.12.012.PMID22236806.
  5. ^Battersby, Alan R. (2000). "Tetrapyrroles: The pigments of life".Natural Product Reports.17(6): 507–526.doi:10.1039/B002635M.PMID11152419.
  6. ^Sridevi, Kolluri (28 April 2018).Upregulation of Heme Pathway Enzyme ALA Synthase-1 by Glutethimide and 4,6-Dioxoheptanoic Acid and Downregulation by Glucose and Heme: A Dissertation(Tesis). University of Massachusetts Medical School.doi:10.13028/yyrz-qa79.
  7. ^Kumar, Sanjay; Bandyopadhyay, Uday (July 2005). "Free heme toxicity and its detoxification systems in human".Toxicology Letters.157(3): 175–188.doi:10.1016/j.toxlet.2005.03.004.PMID15917143.
  8. ^Puy, Hervé; Gouya, Laurent; Deybach, Jean-Charles (March 2010)."Porphyrias".The Lancet(dalam bahasa Inggeris).375(9718): 924–937.doi:10.1016/S0140-6736(09)61925-5.PMID20226990.
  9. ^Maines, Mahin D. (July 1988)."Heme oxygenase: function, multiplicity, regulatory mechanisms, and clinical applications".The FASEB Journal(dalam bahasa Inggeris).2(10): 2557–2568.doi:10.1096/fasebj.2.10.3290025.ISSN0892-6638.PMID3290025.
  10. ^Lehninger's Principles of Biochemistry(ed. 5th). New York: W. H. Freeman and Company. 2008. m/s.876.ISBN978-0-7167-7108-1.
  11. ^Hanafy, K.A. (2013)."Carbon Monoxide and the brain: time to rethink the dogma".Curr. Pharm. Des.19(15): 2771–5.doi:10.2174/1381612811319150013.PMC3672861.PMID23092321.
  12. ^Abraham, N.G.; Kappas, A. (2008)."Pharmacological and clinical aspects of heme oxygenase".Pharmacol. Rev.60(1): 79–127.doi:10.1124/pr.107.07104.PMID18323402.
  13. ^Kumar, Sanjay; Bandyopadhyay, Uday (July 2005). "Free heme toxicity and its detoxification systems in human".Toxicology Letters.157(3): 175–188.doi:10.1016/j.toxlet.2005.03.004.PMID15917143.
  14. ^Florczyk, U.M.; Jozkowicz, A.; Dulak, J. (January–February 2008)."Biliverdin reductase: new features of an old enzyme and its potential therapeutic significance".Pharmacological Reports.60(1): 38–48.PMC5536200.PMID18276984.
  15. ^King, C.; Rios, G.; Green, M.; Tephly, T. (2000). "UDP-Glucuronosyltransferases".Current Drug Metabolism.1(2): 143–161.doi:10.2174/1389200003339171.PMID11465080.
  16. ^Helmenstine, Anne Marie."The Chemicals Responsible for the Color of Urine and Feces".ThoughtCo(dalam bahasa Inggeris).Dicapai pada2020-01-24.